MADRID 1 out. (EUROPA PRESS) -
Algumas das primeiras estrelas do universo podem ter sido muito diferentes das estrelas comuns (produzidas por fusão nuclear) que têm sido catalogadas há milênios.
Novas observações com o Telescópio Espacial James Webb identificaram quatro objetos extremamente distantes que, tanto por seus espectros observados quanto por sua morfologia, são consistentes com a possibilidade de serem estrelas escuras supermassivas. O artigo foi publicado na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
"As estrelas escuras supermassivas são nuvens gigantescas, extremamente brilhantes, mas inchadas, compostas principalmente de hidrogênio e hélio, que são impulsionadas contra o colapso gravitacional pelas pequenas quantidades de matéria escura autodestrutiva que contêm", disse Cosmin Ilie, astrônomo da Universidade Colgate e principal autor do estudo, em um comunicado.
As estrelas escuras supermassivas e os remanescentes de seus buracos negros podem ser a chave para resolver dois enigmas astronômicos recentes: as galáxias muito distantes, extremamente brilhantes, mas compactas e maiores do que o esperado, observadas com o JWST, e a origem dos buracos negros supermassivos que alimentam os quasares mais distantes observados.
A coautora Katherine Freese, da Universidade do Texas em Austin, desenvolveu a teoria original das estrelas escuras com outros cientistas na revista Physical Review Letters em 2008. Naquele artigo, ela imaginou como essas estrelas escuras poderiam ter dado origem a buracos negros supermassivos no início do universo. Em uma publicação de 2010 no Astrophysical Journal, Freese, Ilie e seus colaboradores identificaram dois mecanismos pelos quais as estrelas escuras podem crescer até a supermassividade e previram que elas poderiam gerar os buracos negros supermassivos que alimentam muitos dos quasares mais distantes do universo.
Embora a matéria escura represente cerca de 25% do universo, sua natureza tem iludido os cientistas. Atualmente, acredita-se que a matéria escura consiste em um novo tipo de partícula elementar, ainda não observada e não detectada. Embora a busca para detectar essas partículas esteja em andamento há décadas, ainda não foram encontradas evidências conclusivas. Entre os principais candidatos à matéria escura estão as WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles, partículas maciças de interação fraca). Após a colisão, essas partículas teoricamente se aniquilariam, depositando calor em nuvens de hidrogênio em colapso e transformando-as em estrelas escuras de grande brilho.
As condições para a formação de estrelas escuras eram ideais algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang e no centro dos halos de matéria escura. Espera-se que essa seja a época e o local onde as primeiras estrelas do universo se formaram.
"Pela primeira vez, identificamos candidatos espectroscópicos para estrelas escuras supermassivas com o James Webb, incluindo os primeiros objetos em um redshift de 14, apenas 300 milhões de anos após o Big Bang", disse Freese, diretor do Instituto Weinberg e do Centro de Cosmologia e Física de Astropartículas do Texas na Universidade do Texas em Austin.
"Pesando um milhão de vezes mais do que o Sol, essas primeiras estrelas escuras são importantes não apenas para a compreensão da matéria escura, mas também como precursoras dos primeiros buracos negros supermassivos observados no JWST, que, de outra forma, são tão difíceis de explicar." Em um estudo de 2023, os primeiros candidatos a estrelas escuras supermassivas foram identificados usando dados fotométricos do instrumento NIRCam do JWST. Desde então, foram disponibilizados espectros para esses e outros objetos extremamente distantes.
A equipe analisou os espectros e a morfologia de quatro dos objetos mais distantes já observados (incluindo dois candidatos da pesquisa de 2023): JADES-GS-z14-0, JADES-GS-z14-1, JADES-GS-13-0 e JADES-GS-z11-0, e descobriu que cada um deles é consistente com uma interpretação de estrela escura supermassiva.
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